Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar,Kiachehr Behfarnia
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما) کیاچهر بهفرنیا (استاد مشاور)
 
STUDENT
Milad Farahanchi Baradaran
میلاد فراهانچی برادران

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Seismic design of steel structures based on ductility
The concept of seismic design of structures in building codes is based on determination of elastic forces and reducing them to the design level by use of the response reduction factor, R. The current code-based method has some shortcomings including the need to reiterate the design process when the limitations on story drifts are not met. Besides, there are uncertainties involved in determination of the response reduction factor for each structural system. In recent years, many attempts have been made to enhance the seismic design procedure. The displacement-based method is one of these examples that uses displacement spectra and designs a structure based on displacement limitations. The New Zealand building code utilizes a ductility-based method for seismic design of structures. In this regard, the main objective of this research is to propose a simple method based on the desired ductility as a design target. For this purpose, a consistent set of earthquake records has been chosen on firm soil in two categories of far and near-field earthquakes and sorted based on maximum acceleration at the ground surface from small to large peak ground accelerations. The scaled records are applied as base motions to a single degree of freedom system with strain hardening that presents a simple model of a structural system in any of its natural modes and the maximum response acceleration is determined for ten levels of ductility demands. The results are functions of the peak ground acceleration, period of structure and target ductility. The calculated maximum acceleration is presented in the shape of design graphs varying with the above parameters. Designing with these graphs totally removes the need for use of the response modification factor. In this thesis two methods are presented to use the design diagrams and complete the process of designing a structure. An energy-based approach is also proposed to extend the method for modal analysis of structures based on a certain value of the ductility factor. In this method, the required ductility demand is distributed between the important modes of a structure. Application of the proposed method is discussed for building samples where contribution of the higher modes is important. These include three model frames, 4, 6 and 9 in stories in which three kinds of irregularities are imposed on the 6-story building. The mentioned frames are evaluated by nonlinear static pushover analysis. The results show that studied buildings satisfy the inelastic design requirements and the intended performance objective in terms of the target drift level and no trial and error difficulty is needed to tackle. This advantage is due to the fact that the proposed method is a direct design method and the nonlinear behavior is already built into the design process. Key Words Ductility, seismic design, nonlinear, pushover, hardening.
آیین‌نامه‌های زلزله به منظور تعیین نیروهای ساختمان در حالت نهایی، اثر شکل‌پذیری و‌ نامعینی سازه‌ها را در قالب ضریب رفتار در معادلات مربوط به برش پایه ساختمان اعمال می‌کنند. یکی از ایرادات وارد بر این روش، لزوم تکرار در انجام روند طراحی در صورت برآورده نشدن محدودیت‌های تغییر‌مکانی است. در مطالعات اخیر سطح آسیب دیدگی ساختمان‌ها به عنوان یک فاکتور تعیین کننده درروند طراحی لرز‌ه‌ای مورد توجه قرار گرفته است. براساس مطالعات صورت گرفته میزان آسیب‌دیدگی المان‌های سازه‌ای تابعی از فاکتور شکل‌پذیری بوده و با کنترل این عامل می‌توان برآورد مناسبی از سطح خرابی‌ها به‌دست‌آورد. در این پایان‌نامه سعی شده است تا با مبنا قرار دادن سطح شکل‌پذیری به عنوان یک پارامتر اصلی در روند طراحی، تعداد دفعات مورد نیاز برای کنترل و طراحی مجدد سازه کاهش یافته و این روند بهینه گردد. روش پیشنهادی بر اساس آنالیز غیرخطی دینامیکی سیستم‌های یک درجه آزادی با ضریب سخت‌شدگی کرنشی در محدوده‌ی سازه‌های قاب خمشی فلزی است. محاسبات بر روی سیستم‌های با زمان تناوب طبیعی ساختمان‌های رایج (? تا 10 طبقه) و سطوح شکل‌پذیری (0/6 تا 5/1 = ?) صورت می‌گیرد. بدین منظور از رکوردهای 40 زلزله سازگار استفاده شده و با محاسبه‌ی حداکثر شتاب به وجود آمده در سیستم‌های فوق به صورت تابعی از شتاب حداکثر زمین و تحلیل نتایج بدست آمده، ضریبی موسوم به فاکتور غیرخطی شتاب محاسبه می‌گردد. در واقع فاکتور غیرخطی شتاب، ضریبی است که با تاثیر آن در شتاب طیفی طراحی، شتاب حداکثر سازه در زلزله‌ی طرح و بدون استفاده از ضریب رفتار، قابل محاسبه خواهد بود. در انتها ضرایب بدست آمده در قالب طیف‌های طراحی در دسترس طراح قرار گرفته و روند پیشنهادی استفاده از آن‌ها شرح داده شده است. واژه‌های کلیدی: طراحی لرزه‌ای عملکردی، شکل‌پذیری هدف، قاب خمشی فلزی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی